Tight End-tidal gaskontroll under anestesi för att minska postoperativ deliriumbedövning

A. Bakgrund och motivering:

Även om respiratorisk slut-tidal gaskontroll är en grundläggande princip för narkoshantering, kan intervallet för end-tidal (ET) O2 och CO2 som vanligtvis ses under utförandet av anestesi väsentligt avvika från det vakna baslinjetillståndet, men har inte ansetts som ett potentiella bidragsgivare till POD i tidigare utredningar. Perioder av både hypokapni under mekanisk ventilation och hyperkapni under återupprättande av spontan ventilation är vanliga. Användningen av 100 % syre under anestesiinduktion och uppkomst och underhåll av anestesi med O2-koncentrationer på 50 % är typiska. Effekterna av dessa förändringar i andningsgaser har betydande effekter på cerebralt blodflöde och syresättning, vilket kan vara inblandat i kognitiv dysfunktion. Utredarna planerar att undersöka effekterna av kontrollerade förändringar i ET O2 och CO2 under anestesi och kirurgi på förekomsten av POD.

B. Hypotes och studiemål:

Utredarna för fram hypotesen att kontroll av ET andningsgas är ett kritiskt övervägande under anestesi; ett mycket viktigare övervägande än man tidigare trott. Äldre patienter verkar löpa större risk att "intrakraniell stjäla" av regional CBF med förändringar i CO2 och O2. Utredarnas tidigare studie bekräftar ett samband mellan CO2-hantering och POD. Tidigare MR-undersökningar tyder på att en kombination av hyperoxi och hypokapni kan vara särskilt oroande, en mycket vanlig situation under anestesi. Utredarna föreslår att narkoshantering kan optimeras för hjärnans hälsa genom att försöka bibehålla andningsgaser vid eller nära patientens baslinjevärden för att stabilisera CBF under bedövningen. Ett undantag inträffar under neurokirurgiska ingrepp där avsiktliga förändringar för att minska ET CO2 kan krävas. De markerade CBF-fluktuationerna som ses med kontrollerad ET-gasmanipulation i vårt tidigare arbete antyder att sådana CBF-förändringar kan inträffa under anestesi där liknande förändringar i ET-gaser rutinmässigt inträffar. Utredarna föreslår att så stora förändringar i CBF och syresättning kan vara en bidragande faktor till utvecklingen av POD hos känsliga individer. Här föreslås ett genomförbarhetsförsök av noggrant underhåll av ET-gaser vid en patients egen baslinje för att studera om sådan hantering har en inverkan på förekomsten av POD.

C. Metod: Sammanfatta studieplats (anläggning), behörighetskriterier, detaljer om rekrytering, samtycke och randomisering, interventioner, kovariater, datakällor som tillämpligt.

Tolv patienter som genomgår högriskoperationer som kräver en postoperativ vistelse kommer att kontaktas för att delta i studien genom Pre-Anesthesia Clinic (PAC) vid HSC. Bevittnat informerat samtycke kommer att erhållas från varje patient. Uteslutningskriterier kommer att inkludera samtidig planerad karotisendarterektomi, karotisstenos - om tidigare dokumenterad, planerade neurokirurgiska ingrepp, kontraindikationer för MRT inklusive klaustrofobi, förväntad en-lunganestesi och känd kronisk obstruktiv lungsjukdom med CO2-retention. Patienterna kommer att ses preoperativt veckan före operationen för omfattande neuropsykologiska tester följt omedelbart av MRI BOLD CO2 och O2 stresstest. En utbildad psykometrisk kommer att administrera ett antal neuropsykologiska tester under cirka 1 timme. Därefter kommer MRI BOLD stresstestning att genomföras. Patienterna kommer att genomgå sin operation utan några förändringar i sin anestesihantering förutom ET CO2 vid ±2,5 mm Hg av baslinjen och FiO2 vid 0,3, efter induktion. Detta kommer att korreleras med arteriella blodgaser för att bibehålla arteriell O2 vid 125±25 mm Hg. Efter operationen kommer utbildad personal som är blind för preoperativ prestation vid alla bedömningar att utföra dagliga POD-bedömningar i upp till 5 postoperativa dagar inklusive dag 0 (dag för operation). Patienterna kommer att kontaktas via telefon minst 1 månad efter operationen och frågas om deras kognition sedan operationen.

Diatesbedömningar - Preoperativa psykiatriska och neuropsykologiska bedömningar: Vid initial rekrytering i PAC kommer patienter att fylla i det validerade patienthälsans frågeformulär (PHQ-9) för att bedöma depressiva symtom och skalan för generaliserad ångeststörning (GAD-7) för att bedöma ångestsymtom, och självrapportering om diagnoser av psykiatriska störningar som tidigare ställts av vårdpersonal. För neuropsykologisk testning kommer uppmärksamhet att bedömas med hjälp av Trails A och Weschler Adult Intelligence Scale (WAIS)-IV Digit Span; informationsbehandlingshastighet med hjälp av WAIS-IV siffersymbolkodning; verbalt minne med hjälp av Hopkins Verbal Learning Test-Revised; visuell konstruktion, planering och organisation med hjälp av Reys komplexa figur (kopiaprov); visuellt minne med Reys komplexa figur (omedelbar återkallelseförsök); exekutiv funktions-/bearbetningshastighet med hjälp av Trails B och Delis-Kaplan Executive Function System (DKEFS) Color Word Interference; verbal och semantisk flyt med F-A-S och Animal Fluency; rumsliga färdigheter med användning av CLOX I (fritt drag) och II (kopia); och global kognitiv och mental status med hjälp av Mini-Mental Status Examination (MMSE).

Preoperativ neuroimaging och CO2- och O2-stresstest: CO2- och O2-stresstestet kommer att utföras under neuroimaging där alla deltagare hade modellbaserad prospektiv end-tidal (MPET) CO2-inriktning uppnådd genom exakt leverans av CO2 och O2 vid en fast koncentration med en sekventiell andningskrets som regleras av en datoriserad gasblandare (RespirAct™, Thornhill Research Inc., Toronto, ON). Denna enhet tillåter exakt manipulering av sluttidal CO2-nivåer och bestämmer patientens baslinje ET CO2-värden under isoxiska förhållanden och exakta sluttidal O2 under isokapniska förhållanden. Alla MR-bilder kommer att inhämtas med en Siemens Verio 3.0T MR-skanner med en 12-kanals phased-array-huvudspole.

Stressfaktorbedömningar - Intraoperativa bedömningar: En artärkanyl kommer att sättas in för att övervaka blodtrycket och för seriell ABG-bestämning. En baslinje ABG kommer att ritas för att bestämma vilande arteriell CO2 och O2 på rumsluft. Dessa åtgärder kommer att bestämma målpunkterna för sluttidsgasvärden under hela anestesin. Alla patienter kommer att få en allmän anestesi - antingen sevofluran eller desfluran som flyktigt medel i luft:O2. Omedelbart efter induktion kommer FiO2 att ställas in på 0,3 och sluttidal CO2 bestäms baserat på värdet av arteriell CO2 och den registrerade skillnaden i A-a CO2-gradienten mätt från samtidig sluttidal CO2. Under bedövningens varaktighet, inklusive uppkomst, kommer sluttidal CO2 att justeras till högst ±2,5 mmHg från det fastställda värdet. Om sluttidal O2 är tillfredsställande och pulsoximetrin är över 98 % kommer FiO2 att vara oförändrad. Om FiO2 är större än 0,5 under mer än 15 minuter vid något tillfälle kommer studien att avslutas med patientledning efter bedömning av den behandlande anestesiologen. Hemodynamik, gasspänningar i sluttiden (O2, CO2 och anestesiånga) kommer att registreras vid 1 Hz med hjälp av ett datainsamlingssystem och lagras på en bärbar dator. I slutet av det kirurgiska ingreppet kommer alla patienter initialt att övervakas på uppvakningsrummet och sedan överföras antingen till den kirurgiska intensivvården eller den kirurgiska slutenvårdsavdelningen. Dataströmmen kommer att bearbetas, sammanställas med Excel och överföras till SPSS för analys.

Postoperativ bedömning för delirium: En utbildad blindad intervjuare kommer att genomföra CAM-S, en strukturerad 10-15 min klinisk intervju, för att bedöma förekomsten och svårighetsgraden av POD. Den totala svårighetspoängen kommer att baseras på en summapoäng som kan variera från 0 till 19. Utredarna kommer att rapportera den högsta postoperativa svårighetsgraden för varje patient under sin slutenvårdsvistelse och den genomsnittliga svårighetsgraden upp till 5 postoperativa dagar (såvida de inte skrivs ut före 5 dagar). Subtröskeldelirium (ST-POD) kommer att definieras som de som inte uppfyller fullständiga kriterier men uppvisar förhöjda svårighetspoäng (≥5) på långformen av POD-allvarligheten minst 1 postoperativ dag.

Statistiska analyser: BOLD-avbildning kommer att behandlas som analys på 1:a och 2:a nivå av SPM. Analys på andra nivån har definierat cut-points för onormala bildmönster för voxelantal baserat på en vuxenatlas över normala kontroller utvecklad vid denna institution. Peroperativ data kommer att analyseras med SPSS. Bivariata korrelationer kommer att undersöka sambandet mellan kognitiva sammanfattningspoäng och psykiatriska svårighetspoäng som indikeras av PHQ-9 och GAD-7 med kontinuerliga POD-mått. Om signifikanta resultat indikeras kommer en bivariat linjär regressionsmodell att utföras följt av en modell som kontrollerar ålder, utbildning, kön och preoperativ baslinje POD-allvarlighet. Utredarna kommer också att genomföra variansanalyser för att undersöka medelpoängskillnader mellan primär diates och stressfaktorer bland de som klassificeras som icke-POD, ST-POD och full POD.

D. Primärt resultat:

Genomförbarhetsstudie av enkel gaskontroll av CO2 och O2 till definierade mål intraoperativt.

E. Sekundära resultat:

Korrelationer av POD med denna hanteringsmetod med andra resultatmarkörer i vår stress-diatesmodell. Enkelt underhåll av denna anestesimetod. Bedömning av negativa utfall.

F. Genomförbarhet: Motivera provstorleken med en effektanalys. Om en effektanalys inte gjordes, ange varför. För prospektiva studier, diskutera förväntad studielängd med termer av förväntat antal berättigade deltagare, rekryteringsgrad och avgångstakt. För retrospektiva studier, relatera urvalsstorleken till tillgängliga data.

Alla tekniska aspekter av denna föreslagna studie har fastställts, inklusive den omfattande psykometriska testningen, MR-avbildning och datainsamling med hög kvalitet i operationssalen. Ett kunnigt team som kan genomföra denna förstudie finns på plats på HSC. Denna föreslagna studie är underbefogad för att definitivt göra en bedömning av fördelarna med kontrollerad gaskontroll vid sluttidvatten. Denna studie kommer att undersöka genomförbarheten av tillvägagångssättet hos 12 patienter. Baserat på en 50%-ig minskning av POD (kanske optimistisk, vid ett α på 0,05 och ett β på 0,80 föreställer sig utredarna att det krävs 136 patienter för att verkligen bedöma fördelarna med tillvägagångssättet jämfört med en vanlig ledningsgrupp. Detta ligger inom genomförbarheten för ett enda centrum, men en sådan uppskattning kan vara alltför nitisk.

G. Ange förväntade resultat:

Utredarna förväntar sig att visa en minskning av incidensen av POD i denna genomförbarhetsstudie med 50 % av den som sågs i vår tidigare studie (25 % incidens för full POD). Resultatdata från denna studie kommer att användas för att upprätta en formell effektanalys av POD-incidens för att möjliggöra en mer formell och heltäckande RCT baserad på PACT-deltagande.